電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法、無旋轉(zhuǎn)傳感器控制裝置以及無旋轉(zhuǎn)傳感器控制 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)及電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法、無旋轉(zhuǎn)傳感器 控制裝置W及無旋轉(zhuǎn)傳感器控制裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了降低PWM電力變換裝置的電磁噪聲，在專利文獻(xiàn)1中，公開了使載波的頻率在 時間上變化的PWM電力變換裝置。另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了通過根據(jù)隨機(jī)數(shù)變更載波 頻率，分散PWM的高次諧波分量來降低PWM高次諧波所致的電磁噪聲的技術(shù)。另外，在專利 文獻(xiàn)3的技術(shù)中，公開了在變更多個載波頻率時，W使高次諧波的頻率分布特性變得平坦 的方式，確定各載波頻率的發(fā)生概率的技術(shù)。
[0003] 另外，在不使用旋轉(zhuǎn)傳感器來控制永磁同步電動機(jī)（PMSM,PermanentMagnet Sync虹onousMotor)的PMSM無旋轉(zhuǎn)傳感器控制中，廣泛使用了在產(chǎn)生的感應(yīng)電壓小的低 速域中，為了利用電動機(jī)鐵忍凸極性來推測旋轉(zhuǎn)角度，重疊高頻電壓來檢測電流響應(yīng)的方 式。
[0004] 但是，已知由于重疊的高頻電壓而產(chǎn)生電磁噪聲，為了降低該產(chǎn)生的電磁噪聲，提 出了在時間上切換（變更）所重疊的高頻電壓的頻率的技術(shù)（參照例如專利文獻(xiàn)4)。 陽0化]專利文獻(xiàn)1 :日本特公平3-79959號公報
[0006]專利文獻(xiàn)2 :日本專利第3154965號公報
[0007] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2009-303288號公報 陽00引 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2004-343833號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]但是，根據(jù)發(fā)明者的試驗(yàn)明確了在切換（變更）載波頻率時，產(chǎn)生切換（變更）前 后的頻率的平均值的分量。 陽010] 因此，在為了降低在PWM電力變換中使用的PWM信號的載波頻率的影響而切換多 個載波頻率來使用的情況下，切換次數(shù)越多，則平均頻率的分量越大，無法實(shí)現(xiàn)期望的頻譜 分布，難W避免機(jī)械共振，存在產(chǎn)生電磁噪聲的擔(dān)屯、。 W11] 另外，在為了降低在PWM電力變換中使用的PWM信號中重疊的重疊高頻頻率的影 響而切換多個重疊高頻頻率來使用的情況下，切換次數(shù)越多，則平均頻率的分量越大，存在 難W實(shí)現(xiàn)平坦的頻譜分布的擔(dān)屯、。特別是，一般在能夠選擇重疊高頻頻率的范圍內(nèi)存在制 約，由于僅能夠在窄的范圍內(nèi)選擇而平均頻率的分量變大，存在產(chǎn)生電磁噪聲的擔(dān)屯、。
[0012] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠降低PWM控制時的電 磁噪聲的電力變換裝置、電力變換裝置的控制方法、無旋轉(zhuǎn)傳感器控制裝置、無旋轉(zhuǎn)傳感器 控制裝置的控制方法W及控制程序。
[0013] 實(shí)施方式的電力變換裝置的設(shè)定部隨機(jī)地設(shè)定持續(xù)時間，并且將相互不同的多個 載波頻率中的某一個載波頻率設(shè)定為設(shè)定載波頻率。
[0014] 由此，載波發(fā)生部在規(guī)定的持續(xù)時間的期間，產(chǎn)生規(guī)定的設(shè)定載波頻率的載波。
[0015] 然后，PWM信號發(fā)生部根據(jù)在載波發(fā)生部中產(chǎn)生的載波，產(chǎn)生PWM信號，電力變換 部根據(jù)所產(chǎn)生的PWM信號，進(jìn)行電力變換并供給到負(fù)載。
[0016] 另外，實(shí)施方式的無旋轉(zhuǎn)傳感器控制裝置的設(shè)定部設(shè)定PWM控制中的頻率比基波 頻率更高的相互不同的多個重疊高頻頻率中的某一個重疊高頻頻率，并且隨機(jī)地設(shè)定具有 設(shè)定了的重疊高頻頻率的電壓或者具有設(shè)定了的重疊高頻頻率的電流的持續(xù)時間。
[0017] 由此，發(fā)生部在持續(xù)時間的期間，產(chǎn)生重疊高頻頻率的電壓或者電流，推測部將具 有所產(chǎn)生的重疊高頻頻率的電壓施加到永磁同步電動機(jī)、或者將具有所產(chǎn)生的重疊高頻頻 率的電流供給到永磁同步電動機(jī)，推測永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極位置W及旋轉(zhuǎn)速度。
【附圖說明】 陽01引圖1是第1實(shí)施方式的PWM電力變換裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0019] 圖2是持續(xù)判定部的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0020] 圖3是第1實(shí)施方式的時序圖。
[0021] 圖4是載波頻率的切換狀態(tài)的說明圖。
[0022] 圖5是載波頻率和高次諧波分量的關(guān)系說明圖。
[0023] 圖6是第1實(shí)施方式的變形例的說明圖。
[0024] 圖7是第2實(shí)施方式的PWM電力變換裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。 陽0巧]圖8是第2實(shí)施方式的時序圖。 陽0%] 圖9是第2實(shí)施方式的動作說明圖。
[0027] 圖10是第2實(shí)施方式的效果的說明圖。 陽02引圖11是第3實(shí)施方式的PWM電力變換裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0029] 圖12是在機(jī)械特性判定中在負(fù)載中流過的電流的一個例子的說明圖。
[0030] 圖13是機(jī)械特性判定中的負(fù)載的噪聲特性的說明圖。
[0031] 圖14是機(jī)械特性和所設(shè)定的載波頻率的關(guān)系說明圖。
[0032] 圖15是機(jī)械特性和所設(shè)定的載波頻率的其他關(guān)系說明圖。
[0033] 圖16是第1變形例的概要結(jié)構(gòu)說明圖。
[0034] 圖17是第4實(shí)施方式的PMSM無旋轉(zhuǎn)傳感器控制系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0035] 圖18是持續(xù)判定部的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0036] 圖19是第4實(shí)施方式的時序圖。
[0037] 圖20是重疊高頻頻率的切換狀態(tài)的說明圖。
[003引圖21是重畳局頻頻率和局次諧波分量的關(guān)系說明圖。
[0039] 圖22是高頻電壓指令生成部的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0040] 圖23是變形例的動作說明時序圖。
[0041] 圖24是其他高頻電壓指令生成部的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0042] 圖25是第5實(shí)施方式的PMSM無旋轉(zhuǎn)傳感器控制系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0043] 圖26是第5實(shí)施方式的動作說明圖。
[0044] 圖27是第5實(shí)施方式的效果的說明圖。
[0045] 圖28是第6實(shí)施方式的PMSM無旋轉(zhuǎn)傳感器控制系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0046] 圖29是第6實(shí)施方式的時序圖。
[0047] 圖30是第6實(shí)施方式的變形例的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 接下來，參照附圖，詳細(xì)說明實(shí)施方式。 W例 山第1實(shí)施方式
[0050] 圖1是第1實(shí)施方式的PWM電力變換裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0051]PWM電力變換裝置10大體上具備：降壓斬波器13,作為電力變換部發(fā)揮功能，該電 力變換部使來自直流電源11的輸入直流電壓降壓并作為驅(qū)動電壓輸出到負(fù)載12 ;載波頻 率運(yùn)算部14,運(yùn)算載波頻率并輸出載波頻率信號；載波信號發(fā)生部15,產(chǎn)生具有與載波頻 率信號相當(dāng)?shù)妮d波頻率的載波信號；輸出電壓指令生成部16,生成并輸出輸出電壓指令信 號；化及PWM信號發(fā)生部17,根據(jù)所輸入的載波信號化及輸出電壓指令信號，將PWM信號輸 出到降壓斬波器13。
[0052] 在上述結(jié)構(gòu)中，載波頻率運(yùn)算部14、載波信號發(fā)生部15、輸出電壓指令生成部16 W及PWM信號發(fā)生部17構(gòu)成了控制PWM電力變換的控制部18。
[0053] 載波頻率運(yùn)算部14具備：隨機(jī)數(shù)發(fā)生部21，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)；持續(xù)期間確定部22,根 據(jù)所輸入的隨機(jī)數(shù)的值，確定持續(xù)期間（持續(xù)時間），輸出持續(xù)期間數(shù)據(jù)（持續(xù)時間數(shù)據(jù)）； 持續(xù)判定部23,根據(jù)所輸入的持續(xù)期間數(shù)據(jù)，進(jìn)行持續(xù)判定，輸出頻率選擇信號；W及頻率 選擇部24,根據(jù)頻率選擇信號，將可設(shè)定為載波頻率的頻率中的頻率最高的最大載波頻率 fmax或者可設(shè)定為載波頻率的頻率中的頻率最低的最小載波頻率fmin中的某一方作為載 波頻率信號輸出。
[0054] 圖2是持續(xù)判定部的概要結(jié)構(gòu)框圖。 陽化5] 持續(xù)判定部23具備：比較器31，被輸入持續(xù)期間數(shù)據(jù)W及計數(shù)數(shù)據(jù)，判別持續(xù)期 間數(shù)據(jù)的值W及計數(shù)數(shù)據(jù)的值是否一致，輸出比較結(jié)果信號；計數(shù)器32,在比較結(jié)果信號 表示一致的情況下被復(fù)位，在比較結(jié)果信號是不一致的狀態(tài)下增加計數(shù)值并作為計數(shù)數(shù)據(jù) 輸出；W及反轉(zhuǎn)處理器33,被輸入比較結(jié)果信號W及頻率選擇信號，在比較結(jié)果信號和頻 率選擇信號不一致的情況下，使頻率選擇信號反轉(zhuǎn)。
[0056] 接下來，說明第1實(shí)施方式的動作。
[0057] 首先，載波頻率運(yùn)算部14的隨機(jī)數(shù)發(fā)生部21產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)值并輸出到持續(xù)期間確 定部22。此處，隨機(jī)數(shù)發(fā)生部21運(yùn)算偽隨機(jī)數(shù)并作為隨機(jī)數(shù)值輸出、或者參照隨機(jī)數(shù)表格 而輸出隨機(jī)數(shù)值。
[0058] 其結(jié)果，持續(xù)期間確定部22根據(jù)所輸入的隨機(jī)數(shù)，確定選擇載波頻率的持續(xù)期 間，作為持續(xù)期間數(shù)據(jù)輸出。更具體而言，將載波的一個周期量作為基準(zhǔn)，通過（1)式計算。
[0059] 持續(xù)期間二載波的一個周期X隨機(jī)數(shù)值……（1)
[0060] 持續(xù)判定部23根據(jù)所輸入的持續(xù)期間數(shù)據(jù)，進(jìn)行持續(xù)判定，輸出頻率選擇信號。 在本第1實(shí)施方式中，載波頻率是最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin運(yùn)2種，所W 頻率選擇信號是具有"0"或者"1"中的某一個值的2值數(shù)據(jù)。因此，根據(jù)持續(xù)期間數(shù)據(jù)的 值，與最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin中的某一個對應(yīng)的頻率選擇信號被輸出 到頻率選擇部24。
[0061] 頻率選擇部24根據(jù)頻率選擇信號，針對載波頻率，將最大載波頻率fmax或者最小 載波頻率fmin中的某一個排他地作為載波頻率信號輸出。
[0062] 其結(jié)果，載波信號發(fā)生部15生成與載波頻率信號對應(yīng)的頻率（在本第1實(shí)施方式 中是最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin中的某一個）的載波信號，輸出到PWM信 號發(fā)生部17。
[0063] 另一方面，輸出電壓指令生成部16生成與降壓斬波器13的輸出電壓相當(dāng)?shù)妮敵?電壓指令信號（=與PWM控制中的基波相當(dāng)），輸出到PWM信號發(fā)生部17。
[0064] 作為運(yùn)些的結(jié)果，PWM信號發(fā)生部17根據(jù)所輸入的載波信號W及輸出電壓指令信 號，將PWM信號輸出到降壓斬波器13。 陽0化]降壓斬波器13根據(jù)PWM信號使來自直流電源11的輸入直流電壓降壓并作為驅(qū)動 電壓輸出到負(fù)載12,負(fù)載12被驅(qū)動。
[0066] 接下來，說明更具體的動作。 陽067] 圖3是第1實(shí)施方式的時序圖。 W側(cè)如圖3所示，在將PWM信號發(fā)生部17的直流電源電壓設(shè)為Vdc[V]的情況下，載波 信號發(fā)生部15產(chǎn)生的載波信號SC成為在0[V]與直流電源電壓Vdc[V]運(yùn)兩個電壓電平之 間轉(zhuǎn)變的=角波。 W例另一方面，輸出電壓指令信號SB的電壓恒定。
[0070] 作為運(yùn)些的結(jié)果，由PWM信號發(fā)生部17產(chǎn)生的PWM信號SP在載波信號SC<輸出 電壓指令信號SB的情況下，成為"H"電平，在載波信號SC^輸出電壓指令信號SB的情況 下，成為"L"電平。
[0071] 圖4是載波頻率的切換狀態(tài)的說明圖。
[0072] 如圖4所示，根據(jù)本第1實(shí)施方式，根據(jù)在隨機(jī)數(shù)發(fā)生部20中產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)，載波 信號SC的頻率（設(shè)定載波頻率）被設(shè)為最大載波頻率fmax或者最小載波頻率fmin中的 某一個的持續(xù)期間隨機(jī)地變化。
[0073] 根據(jù)本第1實(shí)施方式，同一頻率的載波的持續(xù)期間每次不同，所W能夠降低載波 頻率選擇范圍的平均頻率的分量。
[0074] 另外，在本第1實(shí)施方式中，通過根據(jù)隨機(jī)數(shù)值變更持續(xù)期間，在同一頻率的載波 的持續(xù)期間的變化中無規(guī)則性，所W不會產(chǎn)生與持續(xù)期間的變化相伴的視覺上的不協(xié)調(diào) 感。
[00巧]在W上的說明中，由隨機(jī)數(shù)發(fā)生部21產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，根據(jù)隨機(jī)數(shù)變更了持續(xù)期間， 但即使例如根據(jù)正弦波變更持續(xù)期間，也能夠降低載波頻率選擇范圍的平